JPS6326325A

JPS6326325A - 処理鋼板の製造方法

Info

Publication number: JPS6326325A
Application number: JP16805686A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Abe; 阿部　正広; Kazuhisa Okada; 和久岡田; Tsunehiro Yamaji; 常弘山路
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1986-07-18
Filing date: 1986-07-18
Publication date: 1988-02-03
Also published as: JPH0430459B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の技術分野〕この発明は、磁気特性に優れ且つ品質の良い高ケイ素鋼
板の製造方法に関するものである。

〔従来技術とその問題点〕

変圧器や発電機等の回転機の鉄心上して用いられている
電磁鉄板のほとんどは、高ケイ素鋼板からなっている。

この種の高ケイ素鋼板は、ケイ素含有量が増すにつれて
鉄損が低くなり、ケイ素含有量が６．５ｗｔ％付近では
、磁歪が０となり最大透磁率もピークになるなど、最も
優れた磁気特性を示すことが知られている。

このような高ケイ素鋼板の製造方法の１つとして、滲珪
法が知られて因る。この方法は、普通錘板またはＪｗｉ
係以下のケイ素を含有する低ケイ素鋼板に対して、Ｓｉ
　Ｃ４を含有する無酸化ガス雰囲気中で、蒸着処理を施
して、鋼板の表面にケイ素を蒸着させ、次いで、Ｓｉ　
Ｃ１４を含有しない無酸化ガス雰囲気中で、鋼板に対し
て拡散処理を施して蒸着させたケイ素を鋼板中に拡散さ
せ、かくして、ケイ素を均質に含有させた高ケイ累ｙｌ
ｌｌ］板を得るものである、。

しかしながら、上述した従来の滲珪法は、次に述べるよ
うな問題ヲ有している。

すなわち、ケイ素を蒸着させた鋼板表層のケイ素富化層
中に、カーケンダル・ボイドと称する多数のボイドが発
生する。このようなボイドが発生する原因は、次のよう
に説明されている。即ち、ケイ素の蒸着時に、鋼板の母
材層とケイ素富化層との間にケイ素濃度の急勾配部が生
じ、ケイ素の急激な拡散が起こるが、ケイ素が母材層中
へ拡散する速度よりも、母材層中の鉄がケイ素富化層中
に拡散する速度の方が遅いため、富化層中、ケイ素が移
動した跡に空孔ができ、この空孔が結合してボイ曾とな
る。このようなボイドば、蒸着処理後に行なわれる拡散
処理によって、ある程度は消滅するが、完全には消滅し
ない。

上述のディトが高ケイ素鋼板中に残存していると、磁気
特性に悪影響を及ぼすばかりでなく、クラックの発生原
因となり、製品の機械的性質にも良くない。

上述のボイドの発生を防止する方法として、特公昭３８
−２６２６３号公報には、下記からなる電磁鉄板の磁性
を改良する方法が開示されでいる。

すなわち、炭素含有−敬が０．１５ｗｔ％以下の薄鋼板
に対して、ＳｉＣ，１４を含有する無酸化ガス雰囲気中
で、１２００〜１２５０℃の温度で蒸着処理を施し、次
いで、５ｉＣｔ４に含有しない無酸化ガス雰囲気中で、
鋼板１１２００〜１２５０℃の範囲内の温度に徐々に昇
温しで、拡散処理を施す。

上述の方法によれば、１２００〜１２５０°Ｃの温度で
蒸着処理が施されるため、鋼板の表層は半溶融状態とな
る。従って゛、ケイ素富化層中に生じたボイドは融着し
消滅する。しかし２ながら、鋼板の表層糸半溶融状態に
なるため、片面ずつしか処理できず、効率が悪いばかっ
でなく、鋼板に変形が生じる。また、板厚が不均一にな
９易い。鋼板の板厚が薄い場合は、表層のみ半溶融状態
にすることが困難であり、僅かの張力で鋼板が破断する
。従って、帯状の鋼板を連続的に蒸着処理することが不
可能である。

また、上述のボイドの発生を防止する方法として、特公
昭４５−２１１８１号公報には、下記からなる電磁鉄板
の磁性全改良する方法が開示されている。すなわち、酸
化層のない電気鉄板に対し−３＝で、４　ｗｔ係捷での５ｉＣｔ４　　を含有する無酸化
ガス雰囲気中で、１１００〜１２５０°Ｃの温度で蒸着
処理を施し、次いで、５ＩＣ１４に含有しない無酸化ガ
ス雰囲気中で、１１５０〜１３００°Ｃの温度で拡散処
理を施す。

上述の方法によれば、蒸着処理のために使用される無酸
化ガス雰囲気中の５ｉ（Ｊ４（ｂ含有量が、４ｗｔ％以
下（ｍａｔ分率で約１％　以下）であって極めて少ない
ため、５ＩＣｔ４　と鋼板のＦｅとの反応が緩慢に行な
われる。従って、ボイドの発生’５［止Ｔきる。しかし
ながら、蒸着処理に長時間を要し、工業的な方法には向
かない。また、蒸着処理温度が１１００〜１２００°Ｃ
の場合は、ボイドの発生を完全に防止することができな
い。蒸着処理温度が１２００〜１２５０℃の場合は、前
述したように、鋼板の表層が半溶融状態になるため、板
厚が不均一にな９且つ鋼板に変形が生じる。

このようなことから、蒸着処理時に鋼板表層のケイ素富
化層中に生じたボイドが残存するのを防止して、磁気特
性に優れ且つ品質の良い高ケイ素鋼板を得ることができ
る、製造方法の開発が望捷れているが、このような方法
は、未だ提案されていない。

〔発明の目的〕

この発明の目的は、上述の現状に鑑み、蒸着処理時に鋼
板表層のケイ素富化層中に生じたボイドが残存するのを
防止して、磁気特性に優れた品質の良い高ケイ素鋼板を
得ることができる、製造方法を提供することにある。

〔発明の概要〕

この発明の方法は、鋼板の表面に所定量のケイ素を蒸着
させる蒸着処理と、前記蒸着させたケイ素を前記鋼板中
に拡散させる、その後の拡散処理とを、複数回に分けて
交互に行ない、かくして、前記鋼板中に前記所定量のケ
イ素を均質に含有させた高ケイ素鋼板を得ることに特徴
をイイするものである。

〔発明の構成〕

以下、この発明の製造方法について詳述する。

この発明において用いられる鋼板の成分組成は特に限定
されないが、優れた磁気特性ｆｆ：得るた、めには、以
下に述べる成分組成含有していることが望ましい。

（１）ケイ素含有泄が３〜６．５ｗｔ係の高ケイ素鋼板
を製造する場合；炭素：０．０１ｗｔ係以下１ケイ素　ｄｗｔ係以下、マ
ンガン：２ｗｔ％以下。不可避不純物はできるだけ少な
い方が望ましい。

（２）センダスト合金高ケイ素鋼板を製造する場合；炭
素：０．０１ｗｔ％以下、ケイ素：４ｗｔ％以下、アル
ミニウム：３〜８　ｗｔ　％　、ニッケル：４ｗｔ％以
下、マンガン：２ｗｔ％以下、クロムおよびチタン等の
耐食性を増す元素：５ｗｔ％以下。不可避不純物はでき
るだけ少ない方が望ましい。

鋼板は、切板状鋼板でも帯板状鋼板（銅帯）でもよく、
また、鋼片の熱間圧延−冷間圧延によって得られた−も
のでも、溶鋼の直接鋳造・急冷凝固法によって得られた
ものでもよい。ケイ素の蒸着ｆ：　ＣＶ　Ｄ法によシ行
なうときには、蒸着時に鋼板の板厚が減少するから、製
品板厚に対し減少板厚分を付加した板厚のものを用いる
必要がある。

この発明は、このような鋼板に対して、所定量のケイ素
を蒸着させる蒸着処理と、その後の拡散処理とを、複数
回に分けて交互に行なうことにより、鋼板中にディトを
残存させることなく、所定量のケイ素を均質に含有させ
た高ケイ素鋼板を得るものである。

第１図は、この発明の方法の１実施態様を示す説明図で
ある。第１図において、１は加熱炉、２はＣＶＤ炉、３
は拡散処理炉、４は冷却帯、Ｓは連続的に搬送される鋼
帯である。ＣＶＤ炉２および拡散炉３は、鋼帯Ｓの搬送
途上に交互配置で複数段設けられている。

鋼帯Ｓは、加熱炉１に導かれ、そこで１０２３〜１２０
０°Ｃ近辺の温度まで無酸化加熱されたのも、初段のＣ
ＶＤ炉２ａに導かれる。鋼帯Ｓは、そこでｍｏ１分率で
５ｉＣｔ４ｆ　５〜３５％含んだ無酸化ガス雰囲気中で
、１０２３〜１２００　’Ｃの温度でＣＶＩＤ法（化学
的気相蒸着法）ＶＣより、その表面に少量のケイ素の蒸
着が行なわれ、これによって、銅帯Ｓの表層部分には薄
層のケイ素富化層が形成される。

次いで、鋼帯Ｓ　＋ｄ、初段の拡散炉３ａに導かれ、そ
こでＳｉα４を含まない無酸化ガス雰囲気中で１２００
〜１４００°Ｃの温度で均熱され、ケイ素富化層中のケ
イ素を母材層中に拡散させる拡散処理が行なわれる。初
段のＣＶＤ炉２ａおよび拡散炉３ａで、少量のケイ素の
蒸着およびその拡散が行なわれた鋼板Ｓは、次段のＣＶ
Ｄ炉２ｂおよび拡散炉３ｂに導かれ、そこで同様に、少
量のケイ素の蒸着およびその拡散がそれぞれ行なわれる
。

このようにして、鋼板Ｓは、少量のケイ素の蒸着および
その拡散が交互に行なわれ、最終段のＣＶＤ炉２ｎおよ
び拡散炉３ｎｉ出る１でに、所定量のケイ素が蒸着、拡
散されて、所定量のケイ素全均質に含有した高ケイ素鋼
板となる。次いで、鋼板Ｓは、冷却帯４に導かれ、そこ
で冷却されたのち、巻取られる。

前述したように、ケイ素の蒸着処理時には、鋼板の母材
層とケイ素富化層との間にケイ素濃度の急勾配部が生じ
て、ケイ素の急激な拡散が起こり、ケイ素の拡散速度よ
シも鉄の拡散速度が遅いことから、ケイ素富化層中に多
数のボイドが生じる。

しかしながら、１回毎のケイ素の蒸着量が少なければ、
その１回毎の蒸着したケイ素によるケイ素富化層は、鋼
板の表層部分に薄層となって形成されるので、ケイ素富
化層中に生じた刀ンイドは、鋼板の極く表層部分に位置
することになる。このため、ケイ素の蒸着処理毎に行な
う拡散処理時に、ボイドを鋼板表面に移動させて消失さ
せることができることがわかった。従って、上述したよ
うに、所定量のケイ素を少量ずつ複数回に分けて鋼板Ｓ
に蒸着し、蒸着の毎に拡散を行なうことを繰返すことに
より、ボイドを残存させることなく、所定量のケイ素を
均質に含有した高ケイ素鋼板が得られる。

以上の実施態様では、帯板状の鋼板Ｓに対して、連続し
た複数個の交互配置のＣＶＤ炉２および拡散炉３で、蒸
着処理および拡散処理を連続的に交互に複数回行なった
が、切板状の鋼板の場合には、１つの炉の雰囲気等を交
互に複数回切換えることによって、蒸着処理および拡散
処理を連続的に交互に複数回行なうこともできる。また
、鋼板に対するケイ素の蒸着もＣＶＤ法に限らず、ＰＶ
Ｄ法（物理的気相蒸着法）等を用いることもできる。

〔実施例〕

第２図に示す環状炉を用い、この発明の方法および従来
法に従って、高ケイ素鋼板ヲ製造する試験を行なった。

ＣＶＤ法による蒸着処理および拡散処理は、それぞれ環
状炉５内への供給ガス全Ａｒ−８ｉＣ４混合ガスおよび
Ｍガスに切換えることによって行なった。

用いた試験片６は、２０簡×４０謳Ｘ０．３３ｍｍの寸
法の３ｗｔ％ケイ素鋼板で、これから６．５ｗｔ％高ケ
イ素鋼板を製造した。蒸着処理の温度は１２００℃、”
その無酸化ガス雰囲気の５ｉＣＬ４濃度はｍｏ１分率で
２０係、拡散処理の温度は１２００℃であった。

この発明の方法では、蒸着処理を３０秒行ない次いで拡
散処理を２分３０秒行なうことを、交互に５回繰返して
、試験片６のケイ素含有量を０．７５ｗｔ５ずつ５度に
わたって増加さ一＋！：６．５ｗｔ％とした。

従来法では、蒸着処理を２分３０秒行ない、拡散処理を
１時間行なって、試験片６のケイ素含有量を１度で３．
５ｗｔ％増加させ６．５ｗｔ％とした。

なお、第２図において、７はガスノズル、８は環状炉５
のヒータ、９は試験片６の支持棒である。

上記のようにして製造されたこの発明の方法および従来
法による、高ケイ素鋼板の断面の金属組織を示す顕微鏡
写真を、それぞれ第３図および第４図に示す。

第３図に示されるように、この発明の方法による高ケイ
素鋼板では、ボイドが消失してほとんど残存しておらず
、また、クラックも生じていないことがわかる。これに
対し、従来法による高ケイ素鋼板では、第４図に示され
るように、ディトが消失しないで多数残存しており、ま
た、クラックも生じていることがわかる。

〔発明の効果〕

この発明によれば、ボイドの残存がない磁気特性に優れ
た品質の良い高ケイ素鋼板ヲ製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の製造方法の１実施態様を示す説明
図、第２図は、この発明の実施例で用いた環状炉を示す
正面図、第３図および第４図は、それぞれ、この発明の
方法および従来法によって製造された高ケイ素鋼板の断
面の金属組織を示す顕微鏡写真である。図面において、１・・・加熱炉、　　　　２．２ａ、２ｂ・・−２ｎ−
・−ＣＶＤ炉、３．３ａ、３ｂ・・・３ｎ・・拡散炉、
４・・・冷却帯、Ｓ・・・鋼板。

Claims

【特許請求の範囲】

鋼板の表面に所定量のケイ素を蒸着させる蒸着処理と、
前記蒸着させたケイ素を前記鋼板中に拡散させる、その
後の拡散処理とを、前記鋼板に対して複数回に分けて交
互に行ない、かくして、前記鋼板中に前記所定量のケイ
素を均質に含有させた高ケイ素鋼板を得ることを特徴と
する、処理鋼板の製造方法。